网络实验socket编程报告孙斌网工2.docx

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网络实验socket编程报告孙斌网工2

题目：

基于socket编程实验通信功能

学院计算机科学与技术

学科门类工学

专业计算机网络工程

学号2012*******

姓名孙斌

指导教师蔡老师

20014年12月4日

目录

一、实验目的………………………………………………………2二、实验原理………………………………………………………2

三、实验要求………………………………………………………2

四、Socket编程基础知识…………………………………………2

五、基于C#面向连接的socket编程模型………………………2

六、实验步骤结果及分析…………………………………………2

七、实验总结………………………………………………………2

一、实验目的

通过本实验熟悉和掌握socket编程的基本理论和方法。

掌握给予TCP的工作原理以及socket编程的一般方法，能够编写简单的点对点网络聊天应用程序。

二、实验原理

在VisualStudio2005的运行环境下，用c#语言编写，socket套接字可实现网络的连接和数据在两台电脑间的相互传输。

运用相应的包可实现字体和颜色的改变。

利用线程对程序进行控制。

并行多线程

阻塞自己进行监听

收到连接请求

未接受

图1：

原理图

CTOC直接连接

…………….……………..

..……....……..

三、实验要求

可进行点对点的聊天，可通过使用socket套接字进行两台电脑的连接与数据传输。

四、Sockets编程基础知识[1]

网络编程就是通过计算机网络与其他程序进行通信的程序，Socket编程是网络编程的主流工具。

SocketAPI是实现进程间通信的一种编程设施，也是一种为进程间提供底层抽象的机制。

尽管应用开发人员很少需要在该层编写代码，但是理解socketAPI还是非常重要的。

主要有两点原因：

第一，高层设施是构建于socketAPI之上的，它们是利用socketAPI提供的操作来实现。

第二，对于响应时间要求较高或运行于有限资源平台上的应用，甚至socketAPI是唯一可用的进程间通信设施。

socketAPI出现于20世纪80年代早期，作为BerkeleyUnix（BSD4.2）操作系统程序库来通过进程间通信功能。

现在主流操作系统都提供socketAPI。

在基于Unix系统中，如BSD、Linux系统，socketAPI是操作系统内核的一部分；在MS-DOS、WindowsOS、OS/2等操作系统中，socketAPI是以程序库形式提供的，如在Windows系统中，socketAPI被称为Winsock。

Socket接口规范可以适用多种通讯协议，主要是TCP/IP。

TCP/IP是计算机互联最常适用的网络通讯协议，TCP/IP的核心部分由网络操作系统的内核实现，应用程序通过编程接口来访问TCP/IP，应用程序通讯的方式有图1-1所示。

TCP/IP使用一个网络地址和一个服务端口号来惟一地标识设备。

网络地址标识网络上的特定设备；端口号标识要连接到的该设备上的特定服务。

网络通讯的基本模式如下：

每一台通讯的主机都有一个本网络环境中惟一的IP地址，一台主机上往往有多个通讯程序存在，每个这样的程序都要占用一个通讯端口。

因此，一个IP地址，一个通讯端口，就能确定一个通讯程序的位置。

图2应用程序通信方式

五、基于C#面向连接的Socket编程模型[2]

TCP协议是面向连接协议，它提供了一系列的数据纠错功能，可以保证在网络上传输的数据及时、无误的传给接收方。

因此面向连接协议的Socket编程模型应用最为广泛，基于连接协议的服务是设计客户端/服务器应用程序时的标准。

编程模型如图3-4所示。

模型中，服务器端的处理：

（1）使用socket系统调用，生成一个TCP协议模块与应用程序之间进行通信的套接字；使用bind系统调用指定端口号；

（2）使用bind系统调用指定端口号；

（3）使用listen系统调用，指定连接接收队列的长度，并等待来自客户端的连接请求。

前三步完成了启动服务器程序的工作。

一旦listen监听到有客户端的连接，就调用accept接收连接。

希望与服务器通信的进程称为客户，客户所运行的计算机环境称为客户端，有时两个概念混用。

客户端的处理：

（1）使用socket系统调用，打开TCP协议模块与应用程序之间的通信线路；

（2）使用connect系统调用，指定IP地址和端口号，和服务器相应的服务应用程序建立TCP协议的连接请求；

客户端和服务器程序在建立连接后，使用send和recv调用完成数据的发送和接收工作。

等待数据传送结束后，各自调用close关闭套接字。

使用TCP协议的Socket通信程序包括服务程序和客户程序。

图3：

基于C#面向连接的socket编程模型

基于C#的Socket编程相关函数和数据类型

1．socket（）函数

该函数用于根据指定的地址族、数据类型和协议来分配一个套接字的描述字及其所用的资源。

Socket函数原型为：

Intsocket（intdomain,inttype,intprotocol）;

、参数domain指定地址描述，一般为AP_INET；

b、参数type指定socket类型：

SOCK_STREAM和SOCK_DGRAM；

c、参数protocol通常为0；

d、函数返回值为一个整型socket描述符，在bind函数中调用。

2．bind（）函数

该函数用于将一个本地地址与一个套接字绑定在一起。

intbind（intsockfd,structsockadd*my_addr,intaddrlen）;

、sockfd：

socket描述符，使用socket函数返回值，将该socket与本机上的一个端口相关联。

在设计服务器端程序是需要调用bind函数，以在该端口上监听服务请求；而客户端一般不需要调用bind函数，因为只需知道服务器IP地址，并不关心客户通过哪个端口与服务器建立连接，内核会自动选择一个未被占用的端口供客户端来使用。

、my_addr：

指向包含本机IP地址及端口号等信息的sockaddr类型的指针。

、addrlen：

sizeof（structsockaddr）的值。

、bind函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码。

3．connect（）函数

与远程服务器建立一个TCP连接。

intconnect（intsockfd,structsockaddr*serv_addr,intaddrlen）;

、sockfd：

目的服务器的socket描述符。

、serv_addr：

指向包含目的服务器的IP地址及端口号的指针。

、addrlen：

sizeof（structsockaddr）的值。

、connect函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，进行服务器端程序设计时不需调用connect函数。

4．listen（）函数

在服务器端程序中，当socket与某一端口绑定后，需要监听该端口，及时处理到达该端口上的服务请求。

intlisten（intsockfd,intbacklog）;

、sockfd：

Socket系统调用返回的socket描述符。

、backlog：

指定在请求队列中允许的最大请求数，进入的连接请求将在队列中等待接收backlog限制了队列中等待服务的请求数目，系统缺省值为20。

、listen函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码。

5．accept（）函数

当某个客户端试图与服务器监听的端口连接时，该连接请求将排队等待服务器用accept接收它并为其建立一个连接。

intaccept（intsockfd,structsockaddr*addr,int*addrlen）;

、sockfd：

被监听的socket描述符。

、addr：

sockaddr类型的指针变量，用来存放提出连接请求服务的主机信息。

、accept函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，如果没有错误，accept（）函数返回一个新想socket描述符，供这个新连接来实用，而服务器可以继续在以前的socket上监听，同时可以在新的socket描述符上进行数据发送和数据接收（sent（）和recv（）操作）。

6．send（）和recv（）函数

用于在面向连接（TCP）的socket上进行数据传输。

Send（）原型：

intsend（intsockfd,constvoid*msg,intlen,intflags）;

、sockfd：

用于传输数据的socket描述符。

、msg：

是一个指向要发送数据的指针。

、len：

以字节为单位的数据的长度。

、flags：

一般情况下置为0。

、函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，否则返回所发送数据的总数，该数字可能小于len中所规定的大小。

recv（）函数原型：

intrecv（intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags）;

、sockfd：

是接收数据的socket描述符。

、buf：

是存放接收数据的缓冲区。

、len：

以字节为单位的缓冲区的长度。

、flags：

一般情况下置为0。

、函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，无错则返回读入的字节数，如果连接被中止，返回0。

7．endto（）和recvfrom（）函数

这两个函数是利用数据报方式（UDP）进行数据传输。

在无连接的数据报socket方式下，由于本地socket并没有与远程机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址。

sendto（）原型：

intsendto（intsockfd,constvoid*msg,intlen,unsignedintflags,conststructsockaddr*to,inttolen）;

、sockfd：

用于传输数据的socket描述符。

、msg：

是一个指向要发送数据的指针。

、len：

以字节为单位的数据的长度。

、flags：

一般情况下置为0。

、函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，否则返回所发送数据的总数，该数字可能小于len中所规定的大小。

f、表示目的机器的IP地址和端口号。

g、tolen：

被赋值为sizeof（structsockaddr）。

recvfrom函数原型：

intrecv（intsockfd,void*buf,intlen,unsignedintflags,structsockaddr*from,intfromlen）;

、sockfd：

是接收数据的socket描述符。

、buf：

是存放接收数据的缓冲区。

、len：

以字节为单位的缓冲区的长度。

、flags：

一般情况下置为0。

、函数返回值：

为-1表示遇到错误，并且errno中包含相应的错误码，无错则返回读入的字节数，如果连接被中止，返回0。

f、from：

保存源机器的IP地址和端口号。

g、fromlen：

常被赋值为sizeof（structsockaddr）。

当对于数据报socket调用了connect（）函数时，也可以用send（）和recv（）进行数据传输，但该socket仍然是数据报socket，并利用传输层的UDP服务